مشخصات پژوهش

عنوان	بررسی عملکرد حرارتی _ هیدرودینامیکی بافل های هلیکس در مبدل های حرارتی پوسته ولوله توسط تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی و الگوریتم ژنتیک
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	بافل مارپیچی، مبدل حرارتی پوسته ولوله، ضریب انتقال حرارت، افت فشار، دینامیک سیالات محاسباتی، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی چندهدفه
چکیده	مبدل حرارتی به عنوان عنصر اصلی در طیف گسترده ای از کاربردها مانند تولید نیرو، فرآیند، صنایع شیمیایی و غذایی، الکترونیک، مهندسی محیط زیست، بازیابی گرمای زباله، تهویه مطبوع، تبرید، کاربردهای فضایی و غیره استفاده می شوند. مبدل حرارتی پوسته ولوله پرکاربردترین مبدل حرارتی در صنعت به شمار می رود. بافل ها اجزای مهمی برای کنترل توزیع جریان در سمت پوسته و افزایش انتقال حرارت در مبدل های حرارتی پوسته ولوله هستند. بافل های مارپیچ به عنوان جایگزین مناسب به جای بافل های رایج یعنی بافل های برشی مورداستفاده قرار می گیرند. به دلیل اهمیت این نوع مبدل ها، عملکرد حرارتی-هیدرودینامیکی مبدل حرارتی پوسته ولوله با بافل های مارپیچ با تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی مدل سازی و موردبررسی قرارگرفته است. تأثیر دو پارامتر هندسی اصلی شامل فاصله گام بافل ها و زاویه بافل ها و یک پارامتر عملیاتی یعنی دبی جرمی ورودی بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار موردبررسی قرار گرفت و همچنین به منظور مقایسه عملکرد این نوع مبدل با مبدل های بافل برشی، 5 مدل از مبدل بافل برشی نیز شبیه سازی شده است. با تغییرات هر پارامتر هندسی و عملیاتی، افزایش یا کاهش ضریب انتقال حرارت و افت فشار در یک جهت بوده و از طرف دیگر این دو پارامتر ازنظر مطلوب بودن در تضاد باهم هستند. بنابراین از بهینه سازی چندهدفه با استفاده از تکنیک الگوریتم ژنتیک استفاده شد. با استفاده از داده های خروجی از شبیه سازی و به کارگیری تکنیک الگوریتم ژنتیک فرمول های پیش بینی ضریب انتقال حرارت و افت فشار حاصل شد و میانگین خطای نسبی و میانگین مربعات خطا برای پیش بینی افت فشار نسبت به افت فشار هدف به ترتیب 61/13 درصد و 11/17و برای ضریب انتقال حرارت نیز به ترتیب 15/11 درصد و 23/273 بدست آمد. سپس بهینه سازی دو هدفه توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک برای بدست آوردن بیشترین ضریب انتقال حرارت و کمترین افت فشار به عنوان دو تابع هدف اصلی انجام شد. در آخر می توان به کمک منحنی های پارتو بیشترین ضریب انتقال حرارت در کمترین افت فشار و مناسب ترین پارامترهای هندسی و عملیاتی مدنظر طراح را بدست آورد.
پژوهشگران	محمدرامین دانش پرور (دانشجو)، رضا بیگزاده (استاد راهنما)